南京信息工程大学雷达气象学期末复习重点

一、名词解释倾角：卫星轨道平面与赤道平面间的夹角。

截距：卫星绕地球一周地球转过的度数，截距是连续两次升交点之间的经度差。

空间分辨率：是指卫星在某时刻观测到地球的最小面积亦即指遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离。

（像元，物象点，像素）亮度温度：若实际物体在某一波长下的光辐射度(即光谱辐射亮度) 与绝对黑体在同一波长下的光谱辐射度相等,则黑体的温度被称为实际物体在该波长下的亮度温度反照率：目标地物的反射出射度与入射度之比，即单位时间、单位面积上各方向出射的总辐射能量(M)与入射的总辐射能量(E)之比。

结构型式：指目标物对光的不同强弱的反射或其辐射的发射所形成的不同明暗程度物像点的分布式样。

纹理：表示云顶表面或其他物象表面光滑起伏程度的判据。

二、选择题1、如果卫星是前进轨道，则卫星运行方向是西南→东北（正面），西北→东南（背面）如果卫星是后退轨道，则卫星运行方向是东南→西北（正面），东北→西南（背面）2、卫星轨道的形状决定于：入轨速度与方向，方向与地面平行3、若有一张冬季的云图上中高纬度地区色调较暗（浅），则这一张云图一定是可见光云图（红外），其原因是太阳高度角低，与太阳辐射有关。

4、如果在可见光云图上呈白色，红外云图上呈灰色，这目标物可能是中云。

如果在可见光云图上呈灰色，红外云图上呈白色，这目标物可能是卷云。

如果在可见光云图上呈白色，红外云图上呈暗色，这目标物可能是薄中云、层云和雾（低云）。

如果在可见光云图上呈白色，红外云图上呈白色，这目标物可能是Cb云（积雨云）。

如果在可见光云图上呈灰色，红外云图上呈黑色，这目标物可能是夏季沙漠。

如果在可见光云图上呈灰色，红外云图上呈灰色，这目标物可能是青藏高原。

如果在可见光云图上呈黑色，红外云图上呈黑色，这目标物可能是海洋暖水区。

如果在可见光云图上呈黑色，红外云图上呈浅，这目标物可能是海洋冷水区。

5、大范围云系的分布呈带状，且呈气旋性弯曲，这云带是冷锋云带。

雷达系统组成：触发信号产生器，发射机，天线转换开关,天线，接收机，显示器 脉冲重复频率PRF ：每秒钟产生的脉冲数目，脉冲间隔决定了探测距离；脉冲重复周期PRT ：两个相邻脉冲之间的时间间隔，PRT ＝1/PRF ；脉冲宽度τ：脉冲发射占有时间的宽度，单位微秒波长λ：电磁波在一个周期内在空间占有的长度；脉冲发射功率P ：发射机发出的探测脉冲的峰值功率；平均功率Pa:发射机在一个脉冲重复周期里的平均功率。

天线方向图：在极坐标中绘出的通过天线水平和垂直面上的能流密度的相对分布曲线图。

波束宽度: 在天线方向图上，两个半功率点方向的夹角。

波束宽度越小，定向角度的分辨率越高，探测精度越高。

天线增益：辐射总功率相同时，定向天线在最大辐射方向上的能流密度与各向均匀辐射的天线的能流密度之比。

灵敏度：雷达检测弱信号的能力。

用最小可辨功率Pmin 表示，就是回波信号刚刚能从噪声信号中分辨出来时的回波功率。

平面位置显示器PPI ：雷达天线以一定仰角扫描一周时，测站周围目标物的回波。

以极坐标形式显示。

距离高度显示器RHI ：显示雷达天线正对某方位以不同的仰角扫描时目标物的垂直剖面图 散射现象：当电磁波传播遇到空气介质和云、降水粒子时，入射的电磁波会从这些质点向四面八方传播相同频率的电磁波，称为散射现象。

散射过程：入射电磁波使粒子极化，正负电荷中心产生偏移而构成电偶极子或多极子，并在电磁波激发下作受迫振动，向外界辐射电磁波，就是散射波。

单个球形粒子的散射定义无量纲尺度参数：α=2πr/λ当α<<1时：Rayleigh 散射，也称分子散射。

如空气分子对可见光的散射。

当0.1<α<50：Mie 散射。

如大气中的云滴对可见光的散射。

当α>50：几何光学：折射。

如大雨滴对可见光的折射、反射，彩虹等光现象。

瑞利散射：方向函数的具体形式：当雷达波是平面偏振波时，瑞利散射在球坐标中的方向函数为：()()ϕϕθλπϕθβ222222464sin cos cos 2116,++-=m m r 当入射雷达波长一定，散射粒子的大小和相态一定（即r 、m 为常数），则:()()ϕϕθϕθβ222sin cos cos ,+=C米散射：单个球形粒子的散射Rayleigh 散射与Mie 散射不同点：Rayleigh ：前后向散射相等，侧向散射为零。

雷达气象期末复习整理版雷达气象第一章第一节1 雷达的含义,雷达气象含义及其用处Radar ：通过无线电技术对目标物进行探测和定位,确定目标位置和强度的技术;气象雷达：是用于探测气象要素和各种天气现象的雷达,常称为“千里眼、顺风耳”;雷达气象：利用气象雷达,进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科,是大气物理学、大气探测和天气学共同研究的一个分支;雷达气象学在突发性、灾害性天气的监测、预报和警报中具有极为重要的作用;2 气象雷达的特点气象雷达是雷达中的一个重要成员,探测的对象是覆盖整个地球的大气,不受季节、昼夜和天气条件的影响,能全天时、全天候工作,不受能见度,探测条件的影响;采用大功率发射机、高增益天线、高灵敏接收机,可增加雷达威力,探测数百公里外的目标;现代化的雷达机,与计算机技术结合,使其数据处理技术进一步提高,测定目标的精度更高;3 我国雷达分布情况根据天气现象：沿海地区：暴雨台风多,S波段5cm为主内陆地区：一般性降水,C波段10cm为主电磁特性：暴雨,S波段穿透能力强,衰减小；一般性降水,S波段反射弱,C波段反射强4 我国天气雷达的应用强对流天气的监测与预警：灾害性大风、冰雹和暴洪;天气尺度和次天气尺度降水系统的监测;应用：人工影响天气、降水测量、风的测量、数据同化;第二节1 我国新一代雷达的组成部分----雷达的硬件系统新一代天气雷达系统的三个部分：1数据采集子系统RDA；定义：用户所使用雷达数据的采集系统;功能：产生和发射电磁波,接收目标物对这些电磁波的散射能量,并形成数字化的基数据; 主要结构：①发射机RDA是取得雷达数据的第一步——发射电磁波信号;RDA主要是由放大器来完成,产生高功率且非常稳定的电磁波信号;稳定是非常重要的,产生的每个信号必须具有相同的初位相,以保证回波信号中的多普勒信息能够被提取;一旦信号产生,就被送到天线;②天线天线沿一定的仰角,围绕自身旋转360°,圆锥面扫描将发射机产生的脉冲信号以波束的形式发送到大气,并接收返回的能量,确定目标物的强度,同时确定目标物的仰角、方位角和斜距,进行定位;雷达天线仰角的变化范围：0 ～90;天线仰角的设置取决于天线的扫描方式、体扫模式和天气模式;新一代多普勒雷达有3 种扫描方式：扫描方式1 ：5 分钟完成14个不同仰角上的扫描14/5分钟扫描方式2 ：6 分钟完成9 个不同仰角上的扫描9/6分钟我国扫描方式3 ：10分钟完成5 个不同仰角上的扫描5/10分钟新一代多普勒雷达的天气模式：1：降水模式,天线转动快,仰角多使用VCP11 和VCP21 ,扫描方式为14/5和9/6;2：晴空模式,天线转动慢,仰角少③接收机当天线接收到返回的电磁波时,把信号传送给接收机;由于接收到的电磁波能量很小,所以在以模拟信号的形式传送给信号处理器之前必须由接收机进行放大;④信号处理器功能：1 地物杂波消除：目标是否运动;2 模拟信号向数字化的基本数据转换;基数据：反射率因子R ,径向速度V ,谱宽W ;3 退距离折叠和速度模糊;距离折叠：雷达接收到位于其最大距离之外较强的回波；速度模糊：环境风场超过雷达的最大速度2产品生成子系统RPG---雷达软件系统或指令中心,控制RDA,PUP雷达控制台UCP：RPG的操作界面；工作任务：i 将雷达探测所得的原始基数据,采集下来,进行质量控制和预处理,形成原始数据文件; ii 生成雷达的物理量产品—导出产品；iii 对基数据和产品数据进行存档,并将产品下发给用户;3主用户处理器PUP；功能：获取、存贮和显示雷达数据产品;预报员通过这一界面获取所需要的雷达产品,并将它们以适当的形式显示在监视器上;浏览雷达图像,保存、生成、分析天气其次还包括：通讯线路、附属安装设备等;第二章第一节1 散射的定义当电磁波束在大气中传播,遇到空气介质或云滴、雨滴等悬浮粒子时,入射电磁波会从这些介质或粒子上向四面八方传播开来,这种现象称为散射现象;粒子产生散射的原因：粒子在入射电磁波极化下作强迫的多极振荡,从而发出次波,这就是散射波;粒子对入射电磁波的散射,只改变电磁波的传播方向,没有使电磁形式的能量转化为别的形式的能量;但当入射电磁波在粒子介质内部传播时,有一部分电磁能会被吸收并转化为热能,这就是粒子对电磁波的吸收;粒子对入射电磁波的散射和吸收,其能量均取自于入射电磁波,故使原入射方向上的电磁波能量受到衰减;散射波是全方位,是不均匀的PS：能流密度：单位面积单位时间内接收或发射的能量;Si：入射电磁波能流密度；SS：散射电磁波能流密度散射总功率：单位时间散射波的总能量;2 散射的分类粒子散射电磁波的能力,除和电磁波的波长等因素有关外,和粒子的大小、形状、以及粒子的电学特性有关;当雷达波长确定后,球形粒子的散射情况主要取决于粒子直径d和入射波长λ的相对大小;瑞利散射：d瑞利散射的特征当α=2πr/λ >时,瑞利公式计算会产生误差,随着α增大,瑞利公式就不适用①粒子的散射能力与λ4成反比;波长越短,散射越强;②粒子的散射能力与D6成正比;粒子半径越大,散射越强;③粒子的前向散射和后向散射为最大,粒子无侧向散射;散射截面为纺锤形;米散射：d≈λ1散射波是以粒子为中心的球面发散波；2散射波是横波,且是椭圆偏振波；3散射波和入射波同频率；4散射波能流密度是各向异性的；大部分能量集中在θ=0°附近的向前方向上,α越大,向前散射的能量占全部散射能量的比重越大;5散射波性质与入射波波长λ、散射粒子半径r、粒子周围环境的特性等有关;3 散射截面雷达截面的定义粒子总散射功率与入射波能流密度之比;与粒子性质、大小以及入射波波长等有关;由于实际粒子不是理想的散射体,因此粒子后向散射截面不等于它的几何截面积,通常小于几何截面积; 意义：从粒子的雷达截面大小了解它所造成的后向散射能力的大小;后向散射截面越大,粒子的后向散射能力越强,在同样条件下,它所产生的回波信号也越强; PS：后向散射能量：雷达天线接收到的只是粒子散射中返回雷达方向θ＝π的那一部分能量,这部分能量称为后向散射能量;4 雷达反射率与反射率因子雷达反射率η：单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和;反映单位体积内一群云、雨滴在天线处造成的回波功率的大小;PS：回波功率不仅与单位体积内的云、雨粒子的数目有关,还与雷达本身的参数、粒子群离雷达的距离等因子有关;因此,对同一群云滴或雨滴,使用不同波长的雷达,或在不同距离上进行观测,回波功率也将不同;故不能简单地通过回波功率的比较来了解云、雨的不同情况;为使不同波长雷达所观测到的云、雨等情况可以直接比较,因此引进雷达反射率因子;反射率因子：与反射率的关系：Z：与入射波波长无关,取决于云、雨滴谱分布不同半径粒子数目的大小,还与粒子的直径有关,与粒子直径D6成正比;少数大水滴将提供散射回波功率的绝大部分,对Z值贡献大,即大雨滴对观测到的回波功率起主要作用;第二节1 衰减电磁波能量沿传播路径减弱的现象称为电磁波的衰减;衰减是散射和吸收的总和,当电磁波投射到气体或云雨粒子上时,一部分能量被散射,一部分能量被吸收,转变为热能或其它形式的能量,从而使电磁波能量减弱;2 衰减的影响和规律衰减对气象雷达信号的不利影响：一、由于衰减的存在,同一方向上远处降雨的后向散射的定量测量比近处难得多;——距离二、如果传输过程的衰减太大,则强吸收区后面的降雨单元的回波有可能被完全衰减掉;——V缺口PS：溶化的冰粒产生更强的后向散射,这一现象会导致在零度等温线附近出现雷达所发现的“亮带”,对C 波段的雷达会出现“V”字型缺口;层状云的零度层亮带吸收电磁波的大气气体主要是水汽和氧气;第三节1 大气折射大气折射：电磁波在真空中以约速度3×108m/s直线传播,但在大气中在远距离传播时,且当大气中气象要素有异常的铅直分布时,电磁波会出现明显的曲线传播的现象,称为大气折射;1盛夏的中午：大气温度直减率有可能低于干绝热直减率,从而发生负折射,探测范围明显减少;2雨后晴朗的夜间：由于地面辐射,形成上干下湿的逆温层,发生超折射;当实际大气偏离标准折射形式时,就会产生测高误差;2 大气折射的形式①标准大气折射波束路径向下弯曲,这种折射称标准大气折射,亦称为正常折射;标准大气折射时可能使最大探测距离增大了16％;②临界折射当波束路径的曲率与地球表面的曲率相同时,即波束传播路径与地表面平行,电磁波将环绕地表面在一定高度上传播而不与地面接触,则称为临界折射;③超折射★当波束路径曲率大于地球表面曲率时,雷达波束在传播时将碰到地面,经地面反射后继续向前传播;然后再弯曲到地面,再经地面反射,重复多次,雷达波束在地面和某层大气之间,依靠地面的反射向前传播,与波导管中的微波传播相似,又称超折射;超折射回波的影响：由于超折射的存在会导致产生超折射回波,使原来雷达探测不到的目标物在荧光屏上显示出来,增加了雷达探测的极限距离－－有利的一面;由于超折射的存在,会增加雷达的探测误差,特别是测高误差;超折射形成的气象条件有利于产生超折射的条件：逆温显着；水汽压随高度随高度迅速减少,大气折射指数m随高度迅速减小;常说“暖干盖”的大气层结;①大陆上晴朗夜晚,由于地面辐射,近地面降温强烈而形成辐射逆温;尤其是地面潮湿,逆温使水汽不能向上输送,形成水汽压随高度急剧减少－辐射超折射②当暖而干的较干空气移到冷水面时使低层空气冷却,温度有所增加;－－平流超折射;③雷暴消散期,其底部下沉气流造成近地面层几百米高度处逆温,形成超折射－－雷暴超折射大气层中,形成超折射的气层通常只是近地面很薄的气层1km ,适当提高仰角,雷达波能穿透超折射层,超折射回波大大减少;④负折射如果雷达波束不是向下弯曲,而向上弯曲,出现的折射现象称为负折射;这时K负折射现象出现在：湿度随高度增加而增加,温度随高度的递减率比干绝热递减率大时;当冷空气移到暖水域上空时,就有可能形成这种超干绝热而产生负折射现象;负折射发生时正常能观测到的目标看不到了;⑤零折射对于均质大气,雷达波束沿直线传播,没有折射现象发生时,称为零折射或无折射;在一般情况下,大气不会出现这种情况;3 雷达气象方程★★书P67雷达回波：当雷达波束投射到云、降水粒子上时,云、降水粒子就会发生散射现象,其中向后方散射的一部分散射波重新返回到雷达天线处,并在雷达显示器上显示出的各种图像,称雷达回波;雷达气象方程：根据所测定的回波强度去推断云、降水粒子的物理状况,将雷达的作用距离与发射机、接收机、天线、目标和环境的各种特性联系起来的方程;a 单个目标的雷达方程：1天线辐散强度在两半功率点间均匀分布：假设：雷达波束的能量集中在以两个半功率点为界的狭窄波束照射体积中,做这样规定后的狭窄波束的横截面内,天线辐射强度处处相同,都等于最大辐射方向上的能流度值Si max;天线增益G天气雷达具有高度方向性的定向辐射天线,它使大部分能量集中在一个很窄的范围内朝一定的方向发射出去;若定向辐射天线和一个方向均匀辐射天线所辐射的总功率相同,把定向天线最大辐射方向的能流密度与各向均匀辐射天线的能流密度之比,称为天线增益; 普通雷达方程：适用于飞机、船舶、单个雨滴等任何一个单个目标物;结论：雷达回波功率强弱取决于雷达参数发射机功率Pt ,天线增益G,雷达机波长λ,目标距雷达站的距离R和目标物的雷达截面σ等;2天线辐射强度不均匀分布的雷达方程半功率点内天线辐射显然是不均匀的,而且半功率点外也有一部分辐射能量;引入天线方向图函数f θ,ψ;θ、φ是以天线最大辐射方向为基准的水平与垂直的角坐标; 由于雷达波束的电场强度在各个方向上分布不一样;对一个单目标物,天线辐射不均匀时的雷达气象方程：b云及降水粒子的雷达气象方程假设：1雷达波的能量完全集中在以两半功率点为界的狭窄照射体内,并假设横截面内的天线辐射强度处处相等,并等于最大辐射方向的能流出度值,G为常数;2云及降水粒子的散射波是非相干波;3在波束有效照射体内,粒子的尺度谱处处相等;波束有效照射深度和有效照射体积 P71雷达波束所照射到的云及降水粒子都要产生回波,但并不是波束内所有降水粒子的回波都能同时到达天线; 雷达发射的脉冲具有一定的宽度Γ,定向发射到空间占有一定的长度h,只有在波束距离R到R h/2范围内的那些粒子散射的回拨,才能在同一时刻到达天线;称h/2为波束有效照射深度;在两个半功率点内,水平波瓣宽度θ1,距离雷达天线为R 处散射回天线的有效照射体积为云及降水粒子的雷达气象方程瑞利散射条件下的雷达气象方程4 雷达气象方程的讨论★★P81雷达气象方程：①雷达机各参数、②气象因子、③目标物和雷达机之间的距离,这三个方面的因子共同影响着雷达回波的强弱,或者相互促进,或者相互抑制;1雷达机参数：①发射功率：增加发射功率通常可以提高信噪比,从而增大最大探测距离;但最大探测距离还取决于脉冲重复频率,目标物最大高度,雷达架设高度,以及地球曲率等影响;3cm 和5cm 的测雨雷达：几十～几百千瓦10cm的测雨雷达：几个兆瓦;雷达最大探测距离还与雷达机灵敏度以及电磁波在传播过程中衰减情况等有关;②脉冲宽度和脉冲长度：当脉冲宽度Γ雷达发射电磁波信号,一个信号所占用的时间和脉冲长度h 信号空间所占距离两者增加时,雷达脉冲在空间的体积增加,同一时间里被电磁波所照射到的降水粒子数量增多,所以回波接收功率增大,使一些弱的雨区等容易发现; 缺点：1 雷达的距离分辨率变低;2 雷达的盲区变大;③波束宽度θ雷达发射出的信号在圆锥空间里面最大的夹角：水平波束宽度和垂直宽度愈大,天线发射的能量愈分散,入射能流密度将随距离增加而较快地减小,造成回波能量变弱,并引起误差;一般测雨雷达希望两者尽可能小些;天线波束宽度：反映雷达探测的角度分辨率,会影响雷达的测量精度,一般在°~ °之间; 多普勒天气雷达的波束宽度为°波束宽度与波长、天线尺寸、天线类型有关;有旁瓣影响;当气象目标离雷达较远时,由于雷达波束宽度的切向宽度增大,特别是由于地球曲率的影响使波束轴线离地面的高度越来越高,远距离的目标就很难充满雷达的有效照射体积;雷达波束越高,气象目标的距离愈远和尺度愈小,并且探测时天线的仰角愈大,波束愈不容易被气象目标所充满;波束宽度也能引起雷达的测高误差;④天线增益G：天线增益增加时,回波功率以平方的倍数增大,可提高雷达的探测能力;提高G,必须增大圆抛物面口径的几何面积,带来转动性能和抗风能力差的缺点;增大天线口径面积可以提高天线的增益和减小波束宽度,从而增大雷达的探测能力和探测的角分辨率;⑤波长：雷达机最重要参数,云雨粒子对电磁波散射能力和衰减能力,都与波长有密切关系;S波段10cm ：反射率低、衰减小、天线大；C 波段5cm ：折衷；X波段3cm ：反射率高、衰减大、天线小;在降水强度较小的地区,常采用波长;在降水强度较大的地区,探测台风以及为了测定降水区内部结构,采用10cm的大功率雷达;2气象因子气象因子对回波功率的影响表现在：1 目标物的后向散射特性;反映在因子上,包括粒子的大小,相态,形状,温度等对散射的影响;2波束路径上各种粒子对雷达波的衰减作用;反映在因子冰雹等粒子在不同波长,不同温度时的衰减作用;3距离因子的影响上,包括大气,云,雨,雪,雷达接收功率Pr 与距离R成反比,随距离的增加而减小,同样强度的降水出现在远距离处要比近距离处回波弱得多,且雷达只能显示Pr 大于某一定值的回波信号,在观测分析回波强弱以及移动情况时容易产生错觉;同一气象目标处在不同的距离时,回波亮度,尺度等也发生变化对降水变化判断;距离影响回波的原因是：当实际存在的云、降水粒子的数密度及谱特征不变时,在远距离处由于波束发散宽度增加,使发射能量分散,入射能流密度随距离增大而减小,造成回波能量的减弱;4影响雷达探测其它因素ⅰ回波涨落现象空气中降水粒子之间的距离比粒子本身的尺度大得多,可以认为彼此没有相互作用,是互相独立,无规则分布的粒子;但是各个粒子产生的回波有时相互加强,有时互相抵消,使得合成的回波呈现涨落现象;在平面和高度显示上,会使回波的边缘变得有些模糊;2来自粒子群的回波信号,虽然瞬时值随时间迅速脉动,但是对时间的平均值却是比较平稳的;在大量粒子彼此独立,并且在空间做无规则分布的情况下,只要测定的时间足够长,总的回波功率的时间平均值等于各个粒子的回波功率之和;ⅱ衰减见前ⅲ折射见前第四节1 多普勒效应与多普勒频率雷达测速原理多普勒效应：相对运动体之间有电波传输时,其传输频率随瞬时相对距离的缩短和增大而相应增高和降低的现象;多普勒频率：当目标物与雷达之间存在相对运动时,接收到回波信号的频率相对于原来发射的频率产生一个频率偏移,在物理学上称之为多普勒频率;气象目标物的多普勒频移很小,但天气雷达还是能够测量到;这就要求雷达以一种非常稳定的方式发射脉冲,才能满足所需的精度;多普勒速度是径向速度,垂直于雷达波束的速度分量,即风场的切向速度,测量不到;PS：径向速度：物体目标在观察者视线方向的速度,或沿径向方向的速度;多普勒频率与径向速度的关系：若径向速度为0 ,则多普勒频率等于0；若径向速度不为0,多普勒频率与速度成正比；多普勒频率与雷达的波长成反比;通常规定：目标向着雷达运动,速度为正,远离雷达,速度为负;2 多普勒两难对于实际工作的雷达,波长是固定的,当选定了最大不模糊距离或脉冲重复频率后,就存在一个最大不模糊速度,对每个特定雷达而言,在确定的频率下,探测的最大距离和最大速度不能同时兼顾,称为“多普勒两难”;临界多普勒速度：当脉冲重复频率PRF一个脉冲和下一个脉冲之间的时间间隔的倒数等于多普勒频率时,或者目标径向速度V＝λ×PRF/2时,就会因收发谱线相重叠产生测速模糊问题,V称为临界多普勒速度;例如：λ=10cm,PRF=1000/s得±Vrmax = ± 25m/s ,实际的多普勒速度超出了25m/s这个范围,雷达所测多普勒速度将出现巨大误差,这种现象称为速度模糊;最大不模糊速度：雷达能够不模糊地测量的最大平均径向速度,称为最大不模糊速度Vmax,对应的脉冲对相移是180度;采用两个连续脉冲返回信号的相角差来估算多普勒频移;最大不模糊速度Vmax=λPRF/4距离折叠：一个脉冲传播并且在下一个脉冲发射前回到雷达的最大距离,这个距离定义为最大不模糊距离,也是雷达的最大探测距离Rmax=C/2PRF;距离折叠是雷达对雷达回波的一种辨认错误,当目标位于最大不模糊距离以外时,会发生距离折叠,雷达显示回波位置的方位角是正确的,但是距离是错误的;如果一个散射区在Rmax之外,那么回波只有在下一个脉冲发射之后才能收到,因为实际来回距离在Rmax和2Rmax 之间,这种回波被称为第二区回波;最大不模糊距离是一个发射脉冲在下一个发射脉冲发出前能向前走并返回雷达的最长距离;第三章第一节1 雷达资料显示的方式体积扫描VOL是雷达按不同的仰角全方位扫描方式;获取的数据可以用PPI、RHI、CR等方式显示;PPI：平面位置显示RHI：距离高度显示VCS、RCS：任意垂直剖面显示MICAPS系统交互操作CR：垂直最大回波显示CAPPI：等高平面位置显示2 基数据：反射率因子R,径向速度V,谱宽W；第二节:1 径向速度场的识别径向速度：即多普勒速度,用正弦曲线图来说明雷达径向风速随方位角的变化;规定：1朝向雷达的径向速度为负,远离雷达的径向速度为正;2向北的方位角为0°,向东为90°,向西为270°度;零径向速度及其意义等速度线：径向速度相同的点构成的线;零速度线：由雷达径向速度为零的点组成的线;通常可根据零等速度线来反推实际风;通过零径向速度确定风向和风速：假定在雷达探测范围内,同一高度层上的实际风向是均匀的;从雷达中心到零速度线上的任何一点,过该点的风向垂直于此半径,从负径向速度入流指向正径向速度出流;这种判断风向的方法只适用于风向均匀或风场连续变化的情况,对锋面等风向不连续面就不一定适用;因为在不连续面上的风向复杂,而且风速很小,有时显示出零速度色标包含了绝对值较小的正负速度范围;意义：1该点处的真实风向与该点相对于雷达的径向互相垂直;风向是由邻近的负速度区,垂直于该等速度点吹向正速度区;2该点的真实风速为零,在那里的大气运动极小或处于静止状态;3若零等速线为直线,且横跨整个PUP显示屏,则表示雷达所探测到的各高度层上,实际风向是均匀一致的;4在探测采样较好的情况下,若某高度层出现最大入流或出流径向速度中心,这就是该高度层的实际风向;5假定在均匀风场中,则某一高度上的最大多普勒径向速度值即为此高度的实际风向;最大的多普勒速度一般出现在距零等速线＋－90的位置;识别：╮╯_╰╭我发现这个知识点还是看PPT比较好,所以详见PS:径向速度场识别的方法总结抄袭08届的资料1零径向速度线1．是否与向径平行：若零径向速度线与向径平行,则表示风向不随高度增加而变化,反之,即它是一条曲线,则表示风向随高度增加要变化;2．走向有无显着折角：若零径向速度线走向有折角,反映了水平流场中有不同方向气流存在;大气中可能存在锋面、辐合线、槽线等流场系统,则配合正、负中心分布和回波强度分布特征,又可区分属什么天气系统;3．走向是否和距离圈平行：若它们两者平行,这时可能会出现在远离中心正和朝向中心负沿径向排列的情形;风向和向径平行,零径向速度线即为辐合线或辐散线;有时零径向速度线为闭合曲线,则表征不同高度上存在风向辐合,即存在风的垂直切变;2正负速度区的分布特征1．若大片正区和负区与原点对称,范围大致相等,说明不同高度上水平流场的基本气流是一致的；反之,则说明不同高度上水平流场中存在着不同方向气流,甚至有中小尺度系统存在;。

雷达气象学_南京信息工程大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.对流雷暴中，容易产生强龙卷的是（）参考答案:超级单体2.与龙卷无关的特殊回波是（）参考答案:TBSS3.多普勒天气雷达的天线大小影响（）参考答案:高度分辨率_体积分辨率4.多普勒天气雷达不能探测到（）速度参考答案:切向5.不属于天气雷达的波段是（）参考答案:L6.天气雷达的最重要参数是（）波长7.我国业务天气雷达的时间分辨率约为（）分钟参考答案:68.瑞利散射的条件可以不包括（）参考答案:粒子质量密度9.我国天气雷达的脉冲宽度是1.57微秒，对应的距离分辨率大约是（）参考答案:250m10.不是双偏振雷达base data的是()参考答案:Kdp11.判别地物回波的最好回波参量是（）参考答案:CC12.我国业务天气雷达的天线波束宽度约为()1度13.Zdr数值最大的是（）参考答案:蜻蜓14.用波长为10cm的S波段雷达探测降雨时，某小雨区的雷达反射率是100mm2/m3,用波长5cm的C波段雷达探测，该小雨区的雷达反射率是多少mm2/m3？（注意：不是雷达反射率因子Z）(a)100 (b)200 （c）400 （d）1600请在空内填写A或B或C或D参考答案:D##%_YZPRLFH_%##d15.我国目前的主流业务天气雷达是（）参考答案:双线偏振多普勒天气雷达16.探测台风天气时，探测性能最好的雷达波段可能是（）参考答案:S17.哲学课本中的天体“红移”与雷达气象学中相对应的知识是（）参考答案:多普勒效应18.对流降水的回波特点包括（）参考答案:回波高度高_回波强度的一致性差_回波中心的强度大19.降雪回波具有的特点包括（）参考答案:回波范围大_回波差异小20.降雨回波强度的上、下限大约是（）参考答案:55dBZ_10dBZ21.根据大气折射率分布的不同，出现多种雷达电磁波的折射情况，其中对天气雷达影响最大的折射是（）参考答案:大气波导22.S波段雷达估测降雨时，最主要的误差可能来自（）参考答案:雨滴谱变化23.双偏振雷达回波参数中，不受衰减影响的有（）参考答案:Фdp_Vr24.不能充分体现双偏振雷达探测优势的降水是（）参考答案:小雨25.雷达气象方程反映的是：雷达探测的是目标的（）参考答案:雷达反射率因子_回波功率26.影响雷达照射体积的参数有（）参考答案:目标距离_波束宽度_脉冲宽度27.VCP21和VCP31的探测差别主要有()参考答案:脉冲宽度_探测目标_扫描仰角_时间分辨率28.我国业务天气雷达使用的波段是（）参考答案:S_C29.我国业务天气雷达的脉冲宽度约1.67微秒(实际为1.57微秒)，230km处的照射体积约为（）立方公里(a)2 （b）3 （c）4 （d）其它请在空内填写A 或B或C或D参考答案:B##%_YZPRLFH_%##b30.目标的雷达反射率因子具有（）参考答案:和雷达波长无关_和复折射指数项大小无关_和距离远近无关31.雷达电磁波衰减的原因包括（）参考答案:介质的吸收_介质的散射32.雷达电磁波折射对雷达探测的影响是（）参考答案:目标高度有误差_地物杂波增多_目标距离有误差33.容易发生超折射的气象条件包括（）参考答案:暴雨过后_逆温_大气层“上层干、下层湿”34.谱宽最大和最小的目标分别是（）参考答案:地物_降雹35.超级单体引起的灾害可能有（）参考答案:滑坡或泥石流_龙卷风36.降雪回波功率较小的原因有（）参考答案:雪花数量密度小_雪花复折射指数项小_雪花等效直径小37.与真实回波相比，迟到回波(The second-trip echo)的变化包括（）参考答案:回波距离_回波高度_回波强度_回波面积38.调整雷达的PRF，可能影响（）参考答案:Vmax_Rmax_回波面积_回波强度39.雨滴在降落过程中的破碎，对雷达探测和估测的影响有（）参考答案:估测的降雨强度_估测的降雨量_回波强度40.地物回波和降水回波的差异有（）参考答案:回波的水平分布_回波的垂直分布_回波的时间分布_径向速度分布41.与冰雹特征回波密切相关的有（）参考答案:很强的Z_TBSS_V-形衰减缺口42.与雷暴下沉气流密切相关的有（）参考答案:RFD_阵风锋43.与上升气流密切相关的特征回波有（）参考答案:BWER_WER44.能够产生龙卷的雷暴类型有（）参考答案:飑线_多单体雷暴_超级单体45.回波强度最大和最小的分别是（）参考答案:冰雹_降雪(干雪)46.能用于判别冰雹的双偏振雷达参量有（）参考答案:Ldr_Zdr_kdp47.和雨滴数密度密切相关的参量有（）参考答案:Фdp_Z48.Zdr在0dB附近的目标有（）参考答案:小雨_北方降雪_冰雹49.冰雹特殊回波TBSS的长短主要受（）的影响。

雷达复习雷达⽓象学绪论&第⼀章雷达基本概念1.常⽤的测⾬雷达波段与波长X波段——cm、C波段（反射强，内陆地区，⼀般性降⽔）——cm、S波段（穿透能⼒强、衰减少，沿海地区，台风、暴⾬）——cm2.雷达主要由哪⼏部分组成①雷达数据采集⼦系统（RDA）：A.发射机：RDA是取得雷达数据的第⼀步——发射电磁波信号。

RDA主要是由放⼤器完成，产⽣⾼效率且⾮常稳定的电磁波信号。

稳定是⾮常重要的，产⽣的每个信号必须具有相同的初相位，以保证回波信号中的多普勒信息能够被提取。

⼀旦信号产⽣，就被送到天线。

B.天线：将发射机产⽣的信号以波束的形式发射到⼤⽓并接受返回的能量，确定⽬标物的强度，同时确定⽬标物的仰⾓、⽅位⾓和斜距进⾏定位。

天线仰⾓的设置取决于天线的扫描⽅式（共有三种）、体扫模式（VCP）和⼯作模式（分为晴空和降⽔两种模式）。

使⽤三种扫描⽅式：扫描⽅式#1：5分钟完成14个不同仰⾓上的扫描（14/5）扫描⽅式#2：6分钟完成9个不同仰⾓上的扫描（9/6）（我国）扫描⽅式#3：10分钟完成5个不同仰⾓上的扫描（5/10）体扫模式定义4个：VCP11 --- VCP11规定5分钟内对14个具体仰⾓的扫描⽅式。

VCP21 --- VCP21规定6分钟内对9个具体仰⾓的扫描⽅式。

VCP31 --- VCP31规定10分钟内对5个具体仰⾓的扫描⽅式。

VCP32 --- VCP32确定的10分钟完成的5个具体仰⾓与VCP31相同。

不同之处在于VCP31使⽤长雷达脉冲⽽VCP32使⽤短脉冲。

⼯作模式：⼯作模式A：降⽔模式使⽤VCP11或VCP21，相应的扫描⽅式分别为14/5 和9/6。

⼯作模式B：晴空模式使⽤VCP31或VCP32，两者都使⽤扫描⽅式5/10。

C.接收机：当天线接收返回（后向散射）能量时，它把信号传送给接收机。

由于接收到的回波能量很⼩，所以在以模拟信号的形式传送给信号处理器之前必须由接收机进⾏放⼤。

《雷达气象学》知识点----大探专业第一章前言1、天气雷达回波的形成有两种机制。

2、天气雷达系统的组成和主要参数（λ，PRF，τ）。

3、天气雷达基本工作原理4、天气雷达重要组成部分以及关键参数的介绍5、我国新一代天气雷达网的业务情况介绍脉冲重复频率（脉冲重复周期），脉冲宽度（脉冲长度），脉冲发射功率（平均功率），天线转换开关，天线方向图，波束宽度，天线增益，灵敏度。

天气雷达的主要功能天气雷达系统的主要组成天气雷达的波段和波长等主要参数第二章气象目标物对雷达电磁波的散射1、散射现象及特性；2、Rayleigh散射和Mie散射的定义、区别与联系（散射能量分布特征）；3、若干基本物理量（散射函数，散射截面，雷达截面，雷达反射率，雷达反射率因子，等效反射率因子）的概念、物理意义以及他们之间的联系。

4、dBZ的计算。

5、球形粒子标准化后向散射截面σb与无量纲尺度参量α的关系。

6、正在融化的球形粒子的散射。

7、介质小椭球体的散射1.Rayleigh散射和Mie散射的定义、分类及性质2.散射截面、雷达截面、雷达反射率、雷达反射率因子的推导、概念以及物理意义以及它们之间的联系3.等效反射率因子的定义及意义4.不同降水粒子的散射特性分析无量纲尺度参数α，Rayliegh散射，Mie散射，散射函数（方向函数），Rayleigh散射的方向函数和几何图象，Rayleigh散射的散射能流密度，Rayleigh散射的散射截面，Rayleigh散射和Mie散射的区别，雷达截面及物理意义，球形水滴和冰粒的雷达截面，外包水膜融化冰球的雷达截面，介质小椭球体散射的一些性质，雪和非球形冰晶的散射，退偏振比，雷达反射率，雷达反射率因子，等效反射率因子，湍流大气产生的晴空回波。

散射的物理本质小球粒子的含义Rayleigh散射的条件散射截面、吸收截面、衰减截面、雷达反射率、雷达反射率因子的定义及Rayleigh散射下的特点Mie散射、等效反射率因子第三章大气、云、降水粒子对雷达波的衰减1、雷达发射的电磁波在大气传输过程中的衰减规律。

1、天气雷达工作原理天气雷达工作原理:定向地向空中发射电磁波列(探测脉冲)，然后接收被气象目标散射回来的电磁波列（回波信号），并在荧光屏上显示出来，从而确定气象目标物的位置和特性雷达的测距原理：雷达根据从开始发射无线电波到接收到目标物回波的时间间隔，来测定目标与雷达之间的距离3、雷达主要组成:RDA:雷达数据采集系统、RPG:雷达产品生成子系统、PUP:主用户处理系统①定时器:定时器是雷达的“指挥中心”它实际上是一个频率稳定的脉冲信号发生器。

定时器每隔一定的时间间隔发出一个脉冲信号，它触发发射机，使发射机定时地产生强大的高频振荡脉冲并使阴极射线管同时开始作时间扫描②发射机:在定时器的控制下,发射机每隔一定的时间产生一个很强的高频脉冲,通过天线发射出去③天线传动装置: 天线传动装置主要包括两个部分，一部分是天线的转动系统，一部分是同步系统。

天线转动系统的作用是：（1）使天线绕垂直轴转动，以便探测平面上的降水分布，或漏斗面上降水、云的分布；（2）使天线在某一方位上作上下俯仰，以便探测云和降水的垂直结构和演变。

天线同步系统（也叫伺服系统）的作用是：使阴极射线管上不同时刻时间扫描基线的方位、仰角和相应时间天线所指的方位、仰角一致（即同步），从而使雷达荧光屏上出现的目标标志（用亮点或垂直偏移表示）的方位、仰角就是目标相对于雷达的实际方位、仰角④天线转换开关: 因为雷达发射和接受的都是持续时间极短（微秒量级）、间歇时间很长（千微秒量级）的高频脉冲波，这就有可能使发射和接收共用一根天线。

天线转换开关的作用是：在发射机工作时，天线只和发射机接通，使发射机产生的巨大能量不能直接进入接收机，从而避免损坏接收机；当发射机停止工作时，天线立即和接收机接通，微弱的回波信号只进入接收机⑤接收机:雷达接收机的作用是将天线接收回来的微弱回波信号放大并变换成足够强的视频信号送往显示器产生回波标志⑥雷达天线:雷达天线的作用是定向地辐射高频脉冲波和接收来自该方向的回波。

前言1) 按遥感方式划分，天气雷达属于主动遥感设备或有源遥感设备。

2) 我国目前已经布网了160多部新一代多普勒天气雷达。

按波长划分，已布网的新一代多普勒天气雷达有S波段和C波段两种类型，S波段雷达部署在大江大河流域及沿海地区，C波段雷达部署在东北、西北、西南等内陆地区。

3) 天气雷达起源于军事雷达，最早出现天气雷达是模拟天气雷达。

4) 天气雷达最常用的扫描方式有PPI扫描、RHI扫描和VOL体扫描。

5) S波段天气雷达波长在10cm左右；C波段天气雷达波长在5cm左右；X波段天气雷达波长在3cm左右第1章散射1) 散射是雷达探测大气的基础，大气中引起雷达波散射的主要物质有大气介质、云和降水粒子。

2) 粒子在入射电磁波的极化作用下，做强迫的多极震荡而产生次波就是散射波。

3) 什么是瑞利散射及瑞利散射的特点？4) 什么是米散射及米散射的特点？5) 雷达截面也称作后向散射截面，它的大小反映了粒子的后向散射能力的大小，雷达截面越大，粒子的后向散射能力越强。

6) 什么是雷达反射率 ？单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和称为雷达反射率。

7) 相关研究表明，对于小冰球粒子，其雷达截面要比同体积小水球的小很多；对于大冰球粒子，其雷达截面要比同体积大水球的大很多；8) 晴空回波产生的原因是什么？湍流大气（折射指数不均匀）对雷达波的散射作用；大气对雷达波的镜式反射（大气中折射指数的垂直梯度很大）。

9)雷达反射因子Z与雷达反射率的差别。

第2章衰减1) 造成雷达电磁波衰减的物理原因是散射和吸收。

2) 造成雷达电磁波衰减的主要物质有大气、云和降水。

3) 水汽和氧气对电磁波的衰减作用主要是吸收4) 云滴对雷达波的衰减随雷达波长得增加而减小。

5) 雨对雷达波的衰减一般与降水强度成近似的正比关系第三章 雷达气象方程1) 什么是天线增益G ？ 定向天线最大辐射方向的能流密度与各向均匀辐射天线的能流密度之比，称为天线增益，用符号G 表示。

南京信息工程大学《动力气象学》复习重点(上)《动力气象学》复习重点Char1 大气运动的基本方程组 1、旋转参考系（1）运动方程 p dtd ++⨯-∇-=21ρ（2）连续方程 0=•∇+dt d ρ ▽·V 为速度散度，代表气团体积的相对膨胀率。

体积增大时，（▽·V>0），密度减小；体积减小时，（▽·V<0），密度增大。

0=•∇+V dtd ρρ▽·(ρV) 为质量散度，代表单位时间单位体积内流体质量的流入流出量。

流入时▽·(ρV)<0，密度增大；流出时▽·(ρV) >0，密度减小。

（3）热力学能量方程 Q dtd p dt d c v=+ 内能变化率+压缩功率=加热率Q dtd dt d c p=-α α=1/ρ用位温表示/1000()pR C T pθ=，则ln pd Qc dt Tθ= 2、局地直角坐标系（z 坐标系）中的基本方程组111()0ln ,,xyz v p du p fv F dt x dv p fu F dt y dw p g F dt z d u v w dtx y z p RT dT d dT dP d c p Q c a Q Q dtdt dt dt dtρρρρρραθ∂⎧=-++⎪∂⎪∂⎪=--+⎪∂⎪∂⎪=--+⎪∂⎨⎪∂∂∂⎪+++=∂∂∂⎪⎪=⎪⎪+=-==⎪⎩运动方程、连续方程、能量方程是预报方程，状态方程是诊断方程。

3、p 坐标系中的基本方程组⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧-=∂Φ∂=-∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂-∂Φ∂-=+∂Φ∂-=p RT pc QS y T v x T u t T p y u x u fu y dt dv fv x dt du pp ωω4、p 坐标系的优缺点优点：p 坐标系中的运动方程组不再出现密度ρ；连续方程形式简单，与不可压缩流体的连续方程形式相当；由于日常工作采用等压面分析法，用p 坐标系方程组可以方便的进行诊断分析。

测雨——厘米波雷达（微波雷达） ? 测云——毫米波雷达 ? 测风——风廓线雷达 ? 测气溶胶——激光雷达? 测温——声雷达 气象雷达的分类（1）按照工作原理：常规天气雷达，多普勒天气雷达，偏振天气雷达，等。

（2）按照雷达工作波段：X 波段，C 波段，S 波段，L 波段，Ka 波段，等。

!（3）按照安装平台：固定式，车载移动式，船载式，机载式，星载式，等。

天线方向：在极坐标中绘出的通过天线水 ?平和垂直面上的能流密度的相对分布曲线图。

天气雷达的天线具有很强的方向性，它所辐射的功率集中在波束所指的方向上。

天线增益：辐射总功率相同时，定向天线在最大辐射方向上的能流密度与各向均匀辐射的天线的能流密度之比。

G=10*lg （S 定向/S 各项均匀） 新一代天气雷达系统结构概述构成：发射机，天线，接收机和信号处理器。

?主要功能：产生和发射射频脉冲，接收目标物对这些脉冲的散射能量，并通过数字化形成基数据。

雷达数据采集子系统（RDA ）雷达产品生成子系统（RPG ）主用户处理器（PUP ）散射现象：当电磁波传播遇到空气介质和云、降水粒子时，入射的电磁波会从这些质点向四面八方传播相同频率的电磁波，称为散射现象。

—散射过程：入射电磁波使粒子极化，正负电荷中心产生偏移而构成电偶极子或多极子，并在电磁波激发下作受迫振动，向外界辐射电磁波，就是散射波。

单个球形粒子的散射定义无量纲尺度参数：α=2πr/λ当α<<1时：Rayleigh 散射，也称分子散射。

如空气分子对可见光的散射。

当<α<50：Mie 散射。

如大气中的云滴对可见光的散射。

当α>50：几何光学：折射。

如大雨滴对可见光的折射、反射，彩虹等光现象。

思考：对于3cm 和10cm 雷达遇到半径0.1cm 的雨滴发生哪种散射瑞利散射：方向函数的具体形式：当雷达波是平面偏振波时，瑞利散射在球坐标中的 !方向函数为：()()ϕϕθλπϕθβ222222464sin cos cos 2116,++-=m m r当入射雷达波长一定，散射粒子的大小和相态一定（即r 、m 为常数），则:()()ϕϕθϕθβ222sin cos cos ,+=C米散射：单个球形粒子的散射Rayleigh 散射与Mie 散射不同点：Rayleigh ：前后向散射相等，侧向散射为零。

雷达气象学知识点雷达气象学：利用气象雷达进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科它是大气物理学、大气探测和天气学共同研究的一个分支。

雷达气象学在突发性、灾害性天气的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。

雷达的显示方式： PPI（平面位置显示Plain Position Indicator) ：固定仰角天线做0－360°顺时针扫描显示回波分布；实际上显示的是圆锥面上的回波分布。

按测距公式R越大回波高度越高。

RHI (Range Height Indicator距离高度显示）：固定方位角天线做俯仰扫描探测某方位上回波垂直结构。

坐标：R－最低仰角的斜距； H－按测高公式计算（标准大气折射）。

脉冲重复频率PRF：每秒产生的脉冲数脉冲间隔决定了探测距离。

脉冲重复周期PRT：两个相邻脉冲间的时间间隔。

脉冲宽度τ：脉冲发射占有时间的宽度。

波长a/λ：电磁波在一个周期内在空间占有的长度。

脉冲发射频率P：发射机发出的探测脉冲的峰值功率。

平均功率Pa：发射机在一个脉冲重复周期里的平均功率。

波束宽度：在天气方向图上两个半功率点方向上的夹角。

（波束宽度越小精度越高）天线增益：辐射总功率相同时定向天线在最大辐射方向上的能流密度与各向均匀辐射的天线的能流密度之比。

G=10_lg（S定向/S各项均匀）散射：当电磁波束在大气中传播遇到空气介质或云滴、雨滴等悬浮粒子时入射电磁波会从这些介质或粒子上向四面八方传播开来这种现象称为散射现象。

主要物质：大气介质、云滴、水滴气溶胶等。

其它散射现象：光波、声波等散射能流密度：对于入射能流密度 S i 经一各向同性的散射粒子散射后在以粒子为中心、半径为 R 的球面上任意一点所接收到的散射能流密度为：瑞利散射时的雷达截面：= 单个球形粒子的散射定义无量纲尺度参数：α=2πr/λ 当α Z正比于D6一方面表明粒子越大Z越大回波功率也就越大另一方面也表明Z的贡献主要来源于少数的大雨滴；等效雷达反射率因子：对不满足瑞利散射条件的降水粒子根据雷达气象方程求得的Z值就不能代表降水的实际谱分布情况只能是等效的Z值(Ze)称为等效雷达反射率因子。

雷达气象复习1 多普勒天气雷达可获取的基数据有反射率因子、平均径向速度和速度谱宽。

2天气雷达一般分为X 波段、 C 波段、 S 波段，波长分别是3厘米、5厘米、10厘米3目前我国 CINRAD-SA降水模式中使用的体扫模式为VCP11、VCP21、VCP31。

其中VCP11通常在强对流风暴出现的情况下使用，而VCP21在没有强对流单体有显著降水的情况下使用，晴空情况下使用VCP314目前我国 CINRAD-SA使用两种工作模式，即降水模式和晴空模式5我国新一代天气雷达的降水估测只使用最低的4个仰角：0.5°，1.5°，2.4°，3.4°，分别使用在50km以外，35-50km，20-35km和0-20km的距离范围内。

6我国新一代天气雷达系统主要由雷达数据采集子系统（RDA）、雷达产品生成子系统（RPG）、主用户处理器（PUP）、通讯线路。

7当波源和观测者做相对运动时，观测者接受到的频率和波源的频率不同，其频率变化量和相对运动速度大小有关，这种现象就叫做多普勒效应。

8天气雷达的局限性：波束中心的高度随距离增加而增加、波束宽度随距离的增加而展宽、静锥区的存在。

9获取雷达接收到的降水回波信号是降水粒子对雷达所发射电磁波的散射产生的，因此电磁波在降水粒子上的散射是天气雷达探测降水的基础。

10当雷达波长λ确定后，球形粒子的散射情况主要取决于粒子直径d 。

对于d<<λ的小球形粒子的散射，称为瑞利散射；d≈λ的大球形质点的散射称为米散射。

11反射率因子在瑞利散射条件下的定义：单位体积中降水粒子直径6次方的总和称为反射率因子，用Z表示，其常用单位为mm6/m3，即∑=单位体积6 iDZ12后向散射截面的定义：设有一理想的散射体，其截面为σ，它能全部接收射到其上的电磁波能量，并全部均匀地向四周散射，若该理想散射体返回雷达天线处的电磁波能流密度，恰好等于同距离上实际散射体返回雷达天线的电磁波能流密度，则该理想散射体的截面σ就称为实际散射体的后向散射截面。

一、名词解释倾角：卫星轨道平面与赤道平面间的夹角。

截距：卫星绕地球一周地球转过的度数，截距是连续两次升交点之间的经度差。

空间分辨率：是指卫星在某时刻观测到地球的最小面积亦即指遥感影像上能够识别的两个相邻地物的最小距离。

（像元，物象点，像素）亮度温度：若实际物体在某一波长下的光辐射度(即光谱辐射亮度) 与绝对黑体在同一波长下的光谱辐射度相等,则黑体的温度被称为实际物体在该波长下的亮度温度反照率：目标地物的反射出射度与入射度之比，即单位时间、单位面积上各方向出射的总辐射能量(M)与入射的总辐射能量(E)之比。

结构型式：指目标物对光的不同强弱的反射或其辐射的发射所形成的不同明暗程度物像点的分布式样。

纹理：表示云顶表面或其他物象表面光滑起伏程度的判据。

二、选择题1、如果卫星是前进轨道，则卫星运行方向是西南→东北（正面），西北→东南（背面）如果卫星是后退轨道，则卫星运行方向是东南→西北（正面），东北→西南（背面）2、卫星轨道的形状决定于：入轨速度与方向，方向与地面平行3、若有一张冬季的云图上中高纬度地区色调较暗（浅），则这一张云图一定是可见光云图（红外），其原因是太阳高度角低，与太阳辐射有关。

4、如果在可见光云图上呈白色，红外云图上呈灰色，这目标物可能是中云。

如果在可见光云图上呈灰色，红外云图上呈白色，这目标物可能是卷云。

如果在可见光云图上呈白色，红外云图上呈暗色，这目标物可能是薄中云、层云和雾（低云）。

如果在可见光云图上呈白色，红外云图上呈白色，这目标物可能是Cb云（积雨云）。

如果在可见光云图上呈灰色，红外云图上呈黑色，这目标物可能是夏季沙漠。

如果在可见光云图上呈灰色，红外云图上呈灰色，这目标物可能是青藏高原。

如果在可见光云图上呈黑色，红外云图上呈黑色，这目标物可能是海洋暖水区。

如果在可见光云图上呈黑色，红外云图上呈浅，这目标物可能是海洋冷水区。

5、大范围云系的分布呈带状，且呈气旋性弯曲，这云带是冷锋云带。

第一章1. 简述我国天气雷达发展阶段及未来发展方向。

我国天气雷达发展大体上经历了从模拟天气雷达、数字化天气雷达到多普勒天气雷达的三个发展阶段。

未来:双极化、相控阵、多基地雷达2. 简述雷达气象的研究内容。

(1) 利用天气雷达，进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科，它是大气物理学、大气探测和天气学共同研究的一个分支。

(2)主要内容:基础理论、分析应用、探测方法与技术三部分(填空)。

（问答答法）基础理论方面包括云和降水粒子对雷达波的散射；微波经过大气、云和降水粒子时的衰减；气象条件对雷达波传播的影响，如大气折射、大气不均匀结构的散射等。

分析应用方面包括雷达测量降水和云中的含水量；天气系统(特别是中小尺度系统)的雷达回波在天气分析预报上的应用，在云和降水物理探测研究上的应用；多普勒雷达和各种波长的新型雷达在风的水平结构和铅直结构、铅直气流速度、降水粒子谱、晴空回波、大气湍流等的探测研究中的应用。

探测方法与技术方面包括各种天气雷达资料的处理和传输等。

4. 何谓雷达工作波长、频率，简述其关系。

波长λ：天气雷达发射高频电磁波的一个周期长度。

波长不同，雷达性能不同。

频率f：单位时间内完成振动的次数，即每秒钟内发射出电磁波的次数关系：f=C/λ，C为光速5. 何谓脉冲宽度、脉冲长度，简述其关系。

脉冲宽度τ：发射高频电磁脉冲波的持续时间叫脉冲宽度脉冲长度h：脉冲波在空间的长度叫脉冲长度。

关系：h=τ c6. 何谓脉冲重复频率与脉冲重复周期，简述其关系。

脉冲重复频率F：是每秒钟雷达发射脉冲波的次数。

重复周期T：两个相邻脉冲波之间的时间间隔它们之间互为倒数关系：F=1/T11. 简述天气雷达的三种基本观测模式。

（1）圆锥扫描模式雷达天线在仰角不变，方位进行360°的连续扫描称为圆锥扫描，也称平面位置显示(PPI)观测。

（2）垂直扫描模式雷达天线方位角不变，仰角进行0-30° (或更高)的上下扫描称为垂直扫描，也称为距离高度显示(RHI)观测。

南信大天气学原理重点复习天原复习题1、站在转动的地球上观测单位质量空气所受到力有哪些各作用力定义、表达式及意义如何答：气压梯度力、地心引力、惯性离心力、重力、地转偏向力及摩擦力的分析（1）、气压梯度力：当气压分布不均匀时，单位质量气块上受到的净压力称为气压梯度力。

表达式：拉普拉斯算子：-▽p为气压梯度，由气压分布不均匀造成。

G的大小与ρ成反比，与▽p的大小成正比G的方向垂直等压线，由高压指向低压（2）、地心引力：地球对单位质量的空气块所施加的万有引力。

表达式：其中：K：万有引力常量，M：地球质量，a：空气块到地心的距离大小：不变，常数方向：指向地心。

（3）. 摩擦力：单位质量空气所受到的净粘滞力。

表达式：其中：为粘滞系数大气为低粘性流体，一般只在行星边界层（摩擦层）考虑摩擦作用，自由大气中则忽略摩擦作用。

（4）、视示力：由旋转坐标系的加速作用而假想的力（惯性离心力、地转偏向力）1. 惯性离心力：观测者站在旋转地球外观测单位质量空气块所受到一个向心力的作用，但站在转动地球上（）观测它的运动，发现它是静止的（），这必然引入一个与向心力大小相同，方向相反的力，此力称为惯性离心力。

表达式：大小：与纬圈半径成正比，即：与纬度成反比；方向：在纬圈平面内，垂直地轴指向外2.地转偏向力(科氏力）观测者站在旋转地球上观测单位质量空气块运动（），发现在北半球有一个向右偏的力，在南半球向左偏的力。

称此力为地转偏向力，又名科氏力。

表达式：VAΩ-=2地转偏向力的大小：（1）与相对速度|V|大小成正比（因角速度为常数）；当|V|=0时，A=0，只有在做相对运动时，A才存在。

（2）与速度夹角也成正比。

水平地转偏向力：大气中垂直运动一般也较小，气块主要受x方向和y方向地转偏向力，即：水平地转偏向力的影响。

地转偏向力方向：与垂直地轴和速度方向垂直，只能改变气块的运动方向，不能改变其大小。

在不考虑w和Az的情况下，在北半球，地转偏向力指向运动方向右侧，在南半球，地转偏向力指向运动方向左侧。

名词解释雷达：能辐射电磁波并利用目标物对该电磁波的反射（散射）来发现目标物，并测定目标物位置的电子探测系统瑞利散射：一种光学现象，属于散射的一种情况。

又称“分子散射”。

粒子尺度远小于入射光波长时（小于波长的十分之一），其各方向上的散射光强度是不一样的，该强度与入射光的波长四次方成反比，这种现象称为瑞利散射。

a<<2。

雷达反射率η：描述粒子群后向散射能力的物理量∑==N i i1ση天线方向图：天气雷达的天线具有很强的方向性，它所辐射的功率集中在波束所指方向上，在极坐标中绘出的通过天线水平和垂直面上的能流密度的相对分布曲线图称为天线方向图。

增益：接收机必须接受足够的放大倍数才能使回波信号在显示器显示，放大倍数用增益来表示雷达系统组成部件：同步脉冲,发射机，接收机，收发天线，伺服系统，显示器，计算机接口雷达工作原理：天气雷达间歇性向空中发射脉冲式电磁波，电磁波在大气中以接近光波的速度，近似与直线的路径传播，如果在传播路径遇到了气象目标物，脉冲电磁波会被气象目标物向四面八方散射，其中一部分电磁波能被散射回雷达天线，在雷达显示器上显示出气象目标物的空间位置分布，和强度等特征有效照射深度：只有在波束中距离为R 到R+h/2范围内的那些粒子散射的回波，才能在同一时刻到达天线，称h/2这个量为波束有效照射深度有效照射体积：在波束宽度),(φθ范围内，粒子所产生的回波能同时到达天线的空间体积，称为有效照射体积径向速度：目标运动平行于雷达径向的分量。

速度模糊：表现为从正 负速度的最大值突变为负 正速度的最大值。

多普勒两难：根据最大不模糊距离与不模糊速度的表式知，PRF C R⨯=2max ，4max PRF V ⨯=λ对每个特定雷达而言，在确定的频率下，探测的最大距离和最大速度不能同时兼顾。

二次回波：超过雷达脉冲间隔所能探测最远距离之外的目标物回波。

简答：雷达图显示方式：雷达回波图，从蓝色到紫色表示回波强度由小到大（10-70dBz ），从不同颜色回波可以判断降雨强度，雨区范围、未来降雨强度和移动。

雷达气象学考试复习1.说明和解释冰雹回波的主要特点（10分）。

答：冰雹云回波特征：回波强度特别强（地域、月份、>50dBZ）；回波顶高高（>10km）；上升（旋转）气流特别强(也有强下沉气流，)。

PPI上，1、有“V”字形缺口，衰减。

2、钩状回波。

3、TBSS or 辉斑回波。

画图解释。

RHI上：1、超级单体风暴中的穹窿（BWER，∵上升气流）、回波墙和悬挂回波。

2、强回波高度高。

3、旁瓣回波。

画图解释。

4、辉斑回波。

5、在回波强中心的下游，有一个伸展达60-150km甚至更远的砧状回波。

速度图上可以看到正负速度中心分布在径线的两侧，有螺旋结构。

有可能会出现速度模糊。

2.画出均匀西北风的VAD图像从VAD图像上可以获得环境风速和风向的信息，西北风的风向对应7/4π(315°)如图所示，零速度线是从45°—225°方位的一条直线（可配图说明）。

由此可绘出VAD图像。

3.解释多普勒频移： 多普勒频移：由于相对运动造成的频率变化设有一个运动目标相对于雷达的距离为r ，雷达波长为λ。

发射脉冲在雷达和目标之间的往返距离为2r ，用相位来度量为2π•2r/λ。

若发射脉冲的初始相位为φ0，则散射波的相位为φ=φ0+4πr/λ。

目标物沿径向移动时，相位随时间的变化率（角频率） 另一方面，角频率与频率的关系2D d f d t ϕωπ==则多普勒频率与目标运动速度的关系fD=2vr/λ4.天线方向图：在极坐标中绘出的通过天线水平和垂直面上的能流密度的相对分布曲线图。

天气雷达的天线具有很强的方向性，它所辐射的功率集中在波束所指的方向上。

反映了雷达波束的电磁场强度及其能流密度在空间的分布；曲线上各点与坐标原点的连线长度，代表该方向上相对能流密度大小。

π/43π/7π/方位速度图中能流密度最大方向上的波瓣称为主瓣，侧面的称为旁瓣，相反方向的称为尾瓣。

5.天气雷达新技术：多基地雷达系统双偏振天气雷达（双极化）双多普勒雷达观测阵组网的多普勒雷达：难点共面显示。